A seconda della loro solubilità, i solidi possono dissolversi completamente nei liquidi per formare soluzioni limpide, o formare sospensioni che contengono ancora solidi non disciolti. Le soluzioni di polimeri hanno spesso una temperatura di soluzione critica inferiore; solo al di sotto di questa temperatura il polimero è completamente solubile a tutte le concentrazioni.

Però, è raro che le miscele non polimeriche abbiano una temperatura di soluzione critica inferiore perché le piccole molecole di solito diventano più solubili man mano che vengono riscaldate.

I ricercatori dell'Università di Osaka hanno ora creato una miscela di piccole molecole organiche e inorganiche che ha una temperatura di soluzione critica più bassa. La loro miscela luminescente passa facilmente da una soluzione a una sospensione e viceversa, semplicemente cambiando la temperatura. Il sistema, che ha un colore di emissione diverso a seconda che si trovi allo stato di soluzione o sospensione, sarà utile per lo sviluppo di nuovi materiali termo-reattivi che cambiano colore quando riscaldati. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista Materiale avanzato .

"Questo comportamento si osserva solitamente solo nei sistemi polimerici, " afferma il Professore Associato Akinori Saeki, autore corrispondente dello studio, "perché subiscono cambiamenti strutturali ad alte temperature che ne riducono la solubilità. Questo è il primo esempio di un sistema a temperatura di soluzione critica inferiore a base di molecole/ioni luminescenti".

I ricercatori hanno basato il loro sistema su nanoparticelle di bromuro di piombo e metilammonio, che sono stati utilizzati per sviluppare LED e laser di nuova generazione. Notando che queste nanoparticelle sono reversibilmente scomposte nei loro componenti molecolari in presenza di determinate ammine, i ricercatori hanno preparato una miscela delle nanoparticelle con metilammina e altre molecole organiche.

A temperatura ambiente, la miscela era una soluzione limpida che emetteva luce blu quando veniva irradiata con luce UV. Quando i ricercatori hanno riscaldato questa soluzione chiara, però, è diventato bianco e nuvoloso, e poi ha formato una sospensione gialla al di sopra di una temperatura critica. La sospensione gialla emetteva luce verde quando irradiata con luce UV.

"Utilizzando la diffrazione dei raggi X, abbiamo scoperto che la soluzione limpida conteneva fili 1D solubili costituiti da bromuro di piombo, metilammina e acido oleico, "Dice il dottor Saeki. "Mentre la soluzione veniva riscaldata, questi fili riorganizzati in un co-cristallo contenente bromuro di piombo e metilammina, che era insolubile nel solvente."

Il co-cristallo intermedio era un passaggio essenziale prima della formazione delle nanoparticelle gialle a temperature più elevate, e il suo assemblaggio e frammentazione sono stati mediati dalle molecole organiche acido oleico e metilammina.

Sintonizzare il sistema variando le concentrazioni delle molecole organiche o regolando il rapporto degli ioni alogenuro (cloruro, bromuro e ioduro) nelle nanoparticelle, i ricercatori hanno sviluppato una serie di sistemi multicolori con lo stesso comportamento luminescente, e spero di usarli nei materiali fotografici di nuova generazione.